計算機網絡部分核心概念

1. 什么是計算機網絡？它最基本的功能是什么？
計算機網絡是指通過某種傳輸介質將多臺獨立的計算機或設備連接起來，實現數據交換和資源共享的系統。其最基本的功能是數據共享（如文件、打印機等）和通信（不同設備或應用程序之間的信息交換）。

2. 網絡根據地理范圍通常分為哪幾類？每類有什么特點？

• 個域網(PANs - Personal Area Networks)： 一個常見例子是藍牙（一種短距離無線網絡技術）。若設備支持藍牙，則無需線纜。只需擺放設備并開機，它們便能協同工作。

• 局域網 (LAN - Local Area Network)：私有網絡，覆蓋范圍小（如住宅、辦公室或工廠），這類網絡被廣泛用于連接個人電腦和消費電子產品，以實現資源共享（例如打印機）和信息交換。當企業使用局域網時，它們被稱為企業網絡。無線局域網（WLAN）如今非常流行，特別是在家庭、老舊辦公樓、餐廳等難以布設電纜的場所。無線局域網有一個名為IEEE 802.11的標準，俗稱WiFi，現已得到廣泛應用。其傳輸速度從11到數百兆比特每秒。

• 城域網 (MAN - Metropolitan Area Network)：覆蓋城市區域，連接多個LAN。最著名的城域網范例是許多城市提供的有線電視網絡。

• 廣域網 (WAN - Wide Area Network)：覆蓋范圍廣（跨城市、國家），連接多個MAN或LAN，傳輸速率相對較低，錯誤率可能較高。

• 互聯網 (Internet)：全球最大的廣域網，由無數個互聯的小型網絡組成。
  

3. 在網絡硬件中，主機、路由器和交換機各有什么作用？它們主要工作在網絡的哪個層面？

• 主機 (Hosts)：即端系統，是網絡的最終用戶設備（如電腦、手機、服務器），它們產生或接收數據。
• 路由器 (Routers)：連接不同網絡（或子網），根據IP地址決定數據包的轉發路徑，主要工作在網絡層。
• 交換機 (Switches)：在局域網內部連接設備，根據MAC地址轉發數據幀，主要工作在數據鏈路層。

4. 為什么網絡通信需要“協議分層”？互聯網中最常用的分層模型是什么？
協議分層是為了將復雜的網絡通信過程分解為獨立的、更小的、易于管理和理解的模塊。每一層都負責特定的功能，使得網絡的設計、實現和故障排除更加模塊化和高效。互聯網中最常用的分層模型是 TCP/IP協議族（通常分為四層或五層）。

5.OSI參考模型有哪七層？（無需詳細解釋每層功能，只需列出名稱）
* 答： 物理層 (Physical Layer)、數據鏈路層 (Data Link Layer)、網絡層 (Network Layer)、傳輸層 (Transport Layer)、會話層 (Session Layer)、表示層 (Presentation Layer)、應用層 (Application Layer)。

6. 在網絡中，“協議”扮演什么角色？請舉兩個常見應用層協議的例子。
協議是網絡設備之間進行通信所必須遵循的一套規則和標準。它們定義了數據如何格式化、傳輸、接收和解釋。常見應用層協議例子：HTTP（用于網頁瀏覽）、SMTP（用于發送郵件）、FTP（用于文件傳輸）、DNS（用于域名解析）等。

7. 什么是網絡性能的“帶寬”和“延遲”？它們對網絡體驗有何影響？
帶寬 (Bandwidth)：指網絡鏈路在單位時間內能傳輸的最大數據量，通常以比特每秒（bps）衡量。帶寬決定了網絡傳輸的“速度上限”。 延遲 (Latency)：指數據從源頭發送到目的地所需的時間。延遲決定了網絡傳輸的“響應速度”。
影響：高帶寬通常意味著更快的數據傳輸速度，而低延遲意味著更快的響應時間。兩者都是影響用戶體驗（如網頁加載速度、視頻流暢度、在線游戲體驗）的關鍵因素。

8. 為什么說網絡標準化對于互聯網的運行至關重要？
網絡標準化確保了不同廠商生產的設備和軟件能夠互聯互通。如果沒有統一的標準，設備之間將無法理解彼此的通信，導致網絡無法正常工作。國際標準化組織（如IEEE、IETF、ISO）在其中扮演了關鍵角色。

9. 防火墻在網絡安全中起到什么作用？
防火墻是一種網絡安全設備或軟件，它通過監控和控制進出網絡的流量，根據預設的安全規則來決定是否允許特定的數據包通過。它是網絡安全的第一道防線，旨在保護內部網絡免受未經授權的訪問和潛在的網絡威脅。

10. 除了傳統的計算機通信，第一章還提到了哪些新的或正在發展的網絡應用領域？
第一章提到了網絡在物聯網 (IoT)、云計算 (Cloud Computing)、移動計算 (Mobile Computing)以及點對點 (P2P) 應用等領域的廣泛應用和發展。這些都代表了網絡技術不斷演進和擴展到新領域的趨勢。

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十大網絡協議一覽

協議名稱	圖示描述 (What the Diagram Shows)	是什么？ (What it is)	為什么重要？ (Why it’s important)
HTTPS	瀏覽器與Web服務器之間的TCP連接，包含SSL/TLS握手和加密數據傳輸。	安全超文本傳輸協議。安全網頁瀏覽的基礎，促進安全的網站訪問和數據交換。	在線交易中保護敏感信息。
FTP	客戶端與文件服務器之間有“FTP命令”、“FTP回復”和“數據連接”箭頭的傳輸。	文件傳輸協議。設計用于在網絡上進行文件傳輸，利用獨立的通道進行控制和數據傳輸。	高效地在不同系統之間移動大文件。
Telnet	Telnet客戶端與Telnet服務器之間的連接。	遠程登錄協議。提供遠程連接和控制服務器的能力。	對于管理和故障排除網絡系統至關重要。
DNS	瀏覽器查詢DNS服務器，DNS服務器再查詢Web服務器，然后將響應返回給瀏覽器。	域名系統。充當互聯網的目錄，將域名轉換為IP地址。	確保順暢直觀的網頁導航。
DHCP	客戶端發送“DHCP發現”和“DHCP請求”，DHCP服務器發送“DHCP提供”和“DHCP確認”。	動態主機配置協議。自動為網絡上的設備分配IP地址。	簡化網絡連接的設置和維護。
SMTP	發送方將電子郵件發送到SMTP服務器，然后SMTP服務器將其發送給接收方。	簡單郵件傳輸協議。驅動互聯網上的電子郵件傳輸。	保證電子郵件能送達正確的收件人。
POP & POP3	電子郵件客戶端連接到電子郵件服務器，箭頭表示“POP3下載所有郵件”以及“郵件POP3刪除所有郵件”到計算機。	郵局協議。允許下載電子郵件并本地存儲以供離線使用。	通過釋放服務器空間來優化郵件管理。
IMAP	電子郵件客戶端連接到電子郵件服務器，箭頭表示“IMAP下載副本”和“IMAP將郵件保留在服務器上”。	互聯網郵件訪問協議。允許從多個設備訪問郵件，并保持同步。	增強了跨不同平臺的電子郵件可訪問性和組織性。
TCP	兩個實體之間交換SYN、SYN-ACK和ACK數據包以建立連接。	傳輸控制協議。確保準確可靠數據傳輸的基本傳輸協議。	提供網絡通信中的一致性和可靠性。
UDP	客戶端發送“請求”，服務器發送“響應”，沒有正式的連接建立過程。	用戶數據報協議。專注于速度和效率的基本傳輸協議。	確保網絡間快速數據傳輸，盡管可靠性較低。

參考：
https://www.cs.sjtu.edu.cn/~linghe.kong/CS306/Download/ComputerNetworks.pdf

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